Совместная деятельность в семьях социальных насекомых приносит огромную выгоду: вместе заботиться о потомстве, добывать пищу, охранять жилище и поддерживать порядок гораздо проще и эффективнее. Однако постоянные контакты между родственными членами семьи, накопление больших запасов еды и стабильные условия внутри гнезда создают почву для распространения паразитов и патогенов внутри колонии.
Помимо врождённой иммунной системы, у общественных насекомых есть ряд физиологических, поведенческих и организационных адаптаций, которые в совокупности создают «социальный иммунитет». Это своего рода внешняя иммунная система, которая защищает не только отдельных особей, но и всю колонию.
Например, некоторые виды муравьев и медоносные пчелы собирают древесные смолы для постройки жилищ, что уменьшает риск заражения болезнетворными микроорганизмами. Муравьи собирают смолу, чтобы предотвратить болезни, а пчелы защищают своё жильё от грибка и клещей.
Но помимо веществ, полученных извне, важную роль играют собственные выделения организма, вырабатываемые специальными железами.
Ядовитая железа, например, первоначально возникла для охоты, но стала важным инструментом защиты от врагов. Однако яд перепончатокрылых также является источником антимикробных веществ, что позволяет предположить, что он может использоваться для иммунной защиты.
Так, адаптивная роль яда в дезинфекции самого себя, гнезда, других членов колонии и пищи хорошо известна и описана у муравьёв.
Подобно яду муравьев, пчелиный яд медоносных пчел представляет собой сложное активное вещество, включающее биогенные амины, белки, пептиды, фосфолипиды, сахара и летучие компоненты. Количество и состав яда зависят от многих факторов: сезонности, возраста, принадлежности к касте и размеров тела. Даже у близких видов с похожими размерами тела наблюдается значительная разница в объёмах и компонентах выделяемого яда.
Например, восточные медоносные пчелы Apis cerana производят вдвое меньше яда, чем западные медоносные пчелы Apis mellifera, однако содержание основного активного компонента – мелиттина – у них выше.
Мелиттин составляет половину массы сухого яда и отличается мощным антисептическим, противовирусным, антигрибковым и бактерицидным действием.
Наряду с мелиттином, дополнительными антимикробными свойствами обладают и другие составляющие яда, такие как апамин и фактор дегрануляции тучных клеток.
Впервые идея о том, что пчелы могут использовать свой яд в качестве внешней иммунной защиты в контексте социального иммунитета появилась в работах Барраки и Туриллози (2009-2010). Они обнаружили следы яда на теле взрослых рабочих пчел и на поверхности сот. Интересно, что общее количество пептидов яда, как в самом яде, так и на кутикуле (теле) пчел тоже разное.
Авторы пришли к выводу, что восточная пчела Apis cerana чаще «купается в яде» по сравнению с европейской пчелой Apis mellifera, что совпадает с тем, что восточная пчела демонстрирует более активную личную гигиену, которая является основным механизмом защиты от клещей – паразитов.
Связь между «уходом за собой» и ядом также подтверждается тем фактом, что у обоих видов пчел пептиды яда полностью отсутствуют на кутикуле только что появившихся на свет пчел, которые, вероятно, еще не могут вырабатывать яд, а также у взрослых трутней.
***
Учитывая, что прежние исследования указывают на значительно большее назначение яда у медоносных пчел, чем просто защита от хищников, ученые в данном исследовании провели/изучили:
- Химический анализ для подтверждения наличия яда на телах пчел-приемщиц и пчел-сборщиц с использованием мелиттина как индикатора. Дополнительно проверялось содержание мелиттина у трутней и новорожденных пчел для исключения внешнего загрязнения.
- Исследование источника мелиттина: измерение количества яда у пчел с функционирующим и заблокированным жалом как в одиночных, так и в групповых условиях для подтверждения внутреннего происхождения вещества.
- Влияние клеща Варроа: изучение переноса яда на поверхность тела у зараженных (на стадии куколки и взрослых особей) и незараженных пчел путем измерения количества мелиттина.
- Проверка запасов яда: измерение содержания мелиттина в ядовитых мешочках пчел всех исследуемых групп для обеспечения равных условий сравнения.
- Изучение груминга/аллогруминга: подсчет частоты и эффективности процедур очищения у зараженных и незараженных групп с учетом предыдущих исследований по сравнению Apis mellifera и Apis cerana.
- Токсикологические тесты: определение способности биологически активной дозы пчелиного яда вызывать гибель или подавлять активность клеща Варроа.
Основные результаты исследования:
- Распределение мелиттина: обнаружен у пчел-кормилиц и пчел-сборщиц, отсутствует у трутней и новорожденных пчел. У пчел-кормилиц содержание ниже, чем у пчел-сборщиц.
- Источник мелиттина: установлено, что мелиттин производится ядовитой железой. При заблокированном жале мелиттин на теле не обнаруживается.
- Влияние заражения на мелиттин:
- у зараженных на стадии куколки пчел уровень мелиттина ниже,
- при заражении после выхода из ячейки количество мелиттина снижается вдвое,
- у взрослых пчел, зараженных уже после выхода из ячейки, уровень мелиттина нормализуется,
- соотношение мелиттина на теле к общему количеству выше у зараженных пчел.
- Самоочистка пчел:
- зарегистрировано 4841 случай самоочистки,
- 65% случаев приходится на зараженных пчел,
- удаление клещей лапками наблюдалось редко (12 случаев из 3147),
- аллогруминг (взаимная чистка) встречается реже, без значимых различий между группами,
- Воздействие яда на клещей (в лаборатории):
- увеличение процента неактивных клещей (7% против 0,9% в контроле),
- доля неактивных клещей возрастает со временем,
- слабая статистическая зависимость между длительностью опыта и эффектом яда.
***
Таким образом, результаты исследования позволили предположить, что яд переносится из ядовитой железы на поверхность тела во время ухода за собой. Также, ученые обнаружили, что паразитизм клеща влияет на наличие яда на поверхности тела пчелы.
Присутствие паразита, с одной стороны, приводит к увеличению мелиттина на теле пчелы, а с другой стороны, к снижению общего количества вырабатываемого мелиттина.
Зараженные клещом пчелы чаще занимались самоочищением, чем контрольные (незараженные) пчелы. Хотя прямых доказательств того, что яд распространяется по телу пчел во время ухода за собой - нет, отсутствие мелиттина у пчел с заблокированным жалом в сочетании с пропорционально большим количеством мелиттина на теле зараженных пчел позволяет предположить, что повышенная активность самоочищения у этих пчел способствует переносу яда из жала на тело пчелы.
Более того, ученые обнаружили, что пчелиный яд негативно влияет на активность Варроа. Ученые сделали предположение, что наличие яда на теле пчелы может служить внешней иммунной защитой от патогенов/паразитов. Также подтвержден тот факт, что рабочие пчелы используют яд только для внешней иммунной защиты и личной гигиены, а не для дезинфекции других взрослых членов колонии.
У пчел яд не передается через аллогруминг – уход за другими пчелами.
К примеру, у муравьев, напротив, яд используется не только для личной гигиены при уходе за собой, но и для ухода за развивающимся потомством и взрослыми сородичами.
Интересно, что в этом исследовании предоставили четкие доказательства того, что заражение клещом Варроа приводит к снижению количества мелиттина в яде медоносных пчел.
При заражении пчел клещом Варроа на стадии куколки внешняя иммунная система взрослых рабочих пчел может быть ослаблена, о чем говорит более низкий уровень мелиттина в их кутикуле и ядовитой железе по сравнению со здоровыми пчелами.
Этот негативный эффект был заметен, когда пчелы заражались на стадии куколки, но не когда заражение происходило во взрослом возрасте. Это объясняют физиологическими нарушениями, вызываемыми Варроа и высокими затратами энергии при выработке яда.
Если представить, что пчёлы не могут самостоятельно определять, какие компоненты яда будут находиться на их теле, и учесть, что заражённые пчёлы расходуют основную массу имеющегося мелиттина, скорее всего, они вынуждены наносить на своё тело больше яда, многократно проходя процедуру «мытья» ядом, хотя это обходится дорого, особенно для ослабленных болезнью пчёл.
Однако это не обязательно означает, что такое нанесение яда служит мерой защиты от клеща Varroa. Реально открытым остаётся вопрос: повышают ли пчёлы количество яда в ответ на атаки клеща Варроа (1) или просто поддерживают достаточный уровень антимикробных веществ в организме для предотвращения возможных инфекций (2)?
За вторую версию говорит тот факт, что в исследовании и некоторых литературных источниках отчётливо видно, что содержание мелиттина в теле пчёл-сборщиц значительно выше, чем у пчёл-кормилиц. Ведь пчёлы-сборщицы находятся в зоне особого риска заражения и нуждаются в лучшей защите, чем пчёлы-кормилицы.
Можно предположить, что пчёлы умеют управлять дозировкой антимикробных веществ в зависимости от нужного уровня защиты. Однако, как указывают Баракки и Туриллацци , в яде пчёл-кормилиц содержится больше апамина и меньше мелиттина по сравнению с более зрелыми пчёлами (охранниками и сборщицами).
Поэтому различия в содержании мелиттина между двумя группами пчёл, вероятно, связаны не с различием в количестве выделяемого яда, а с особенностями состава яда, оседающего на теле.
Соответственно ожиданиям, у пчел, зараженных клещом, число случаев (попыток) самоочищения значительно увеличилось. Действия, при которых пчела чистит свое тело лапками и трясет брюшком, очевидно, способствуют распространению антимикробных веществ яда по поверхности тела.
Подобно исследованиям, проведенным на муравьях, ученые подтвердили, что самоочищение (уход за собой) у A.mellifera связано с распределением яда. Не смотря на это, результаты показывают, что эффективность самоочищения в борьбе с клещом Варроа у A.mellifera – невысока.
Фактически, успешность устранения паразита в процессе самоочищения составляла ничтожные 0,38% случаев.
Кроме того, ученые не зафиксировали ни одного случая, когда пчела смогла повредить клеща челюстями.
Также у зараженных пчел не было замечено увеличения активности взаимодействия с другими пчелами (аллогруминга). Это подтверждает результаты ряда других исследований, утверждающих, что аллогруминг характерен лишь в редких случаях и проявляется преимущественно в периоды кормления.
Ученые также не наблюдали ни одного случая, когда пчелы освобождались или повреждали клещей челюстями во время контакта друг с другом.
Исследование показало, что пчелиный яд оказывает угнетающее действие на клещей Варроа, снижая их активность. Однако этот эффект был относительно слабым (примерно 7%) по сравнению с тем же прополисом (19-22%) или экстрактом прополиса (45-90%).
Ученые предполагают, что яд на поверхности тела пчел может обеспечивать защиту от других паразитов и патогенов, помимо клеща Варроа.
Учитывая сильное противовирусное действие мелиттина, яд на поверхности тела пчелы также может помочь в борьбе с передачей вирусов и заражением.
В подтверждение этой гипотезы в исследовании 2022 года было доказано, что пчелиный яд в качестве пищевой добавки повышает уровень экспрессии иммунных генов, кодирующих антимикробные пептиды абецин, дефензин – 2 и гименоптецин, а также стимулирует выработку ювенильного гормона и секрецию вителлогенина и снижает уровень заражения клещом Варроа в колонии.
В 2024 году была доказана иммуностимулирующая и благотворная роль яда в организме медоносных пчел, зараженных Nosema ceranae.
Кроме того, было обнаружено, что мелиттин также синтезируется в жировом теле, которое, по-видимому, переносится пчелиными клетками и, скорее всего, защищает пчелу от инфекций.
Стоит отметить, что улей – это сложная система, в которой противомикробный яд сосуществует с другими биоактивными веществами, такими как прополис, мед, воск, пыльца и маточное молочко. Сочетание этих веществ с их биоактивными свойствами может оказывать синергетический эффект в борьбе с вредителями и патогенами.
Из статьи «Varroa destructor ослабляет внешний иммунитет западных медоносных пчёл, нарушая выработку мелиттина», - 2025 год, Италия – Германия.
Берегите своих пчёл!
Живите долго и будьте здоровы! Мира Вам!!!
P.S. Спасибо, что дочитали до конца! Буду рада видеть вас в числе моих подписчиков! В этом блоге вы найдёте много полезной информации!
P.S. Информация на моём канале носит только ознакомительный характер.
Поддержите автора лайком и комментарием! Вам не сложно, а мне приятно!